• 전산구조공학
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• 제7권2호
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• pp.4-10
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• 1994

컴퓨터 성능과 전산유체역학 분야는 지속적으로 발전하고 있으므로 이에 따라 유체의 유동장은 더욱 정확하고 상세히 묘사할 수 있게 될 것이며, 더불어 ALE유한요소법 등과 같은 유체-구조 상호작용해석 기법이 발전해 나갈 것이다. 따라서, 현재 수행되고 있는 풍동실험은 다양한 모형제작으로 인한 비용문제와 완성된 모형의 정밀도 문제, 각 모형에 대한 반복적인 실험과정 등 적절한 설계형상을 선택하는 과정에서 효율성이 낮은 경우가 많으므로 수치해석에 의한 내풍안정성 평가과정을 병행함으로써 실험의 효율성이 낮은 부분을 보완, 최소화할 수 있을 것이다. 특히 적은 비용 및 시간내에 개략적인 내풍안정성 파악이 요구되는 개념설계 및 초기설계단계에 근사적인 내풍안정성 검토 기술로서 결과적으로 활용될 수 있을 것이다. 또한 수치해석기법의 가장 큰 장애요인었던 유체 유동장의 모사정도가 향상됨에 따라 수치해석에 의한 장대구조물의 내풍안정성해석은 앞으로 상당한 발전이 있을 것으로 전망된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.69-76
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• 2019

본 연구에서 복합재료 구조 설계를 위한 수지 이송 성형 공법의 수지 침투 유동 해석을 수행하였다. 대상 복합재료 구조물은 유체 저장 탱크 구조물이다. 유체 저장 탱크 복합재료 구조물 설계를 위해 자연 섬유 복합재료가 적용되었다. 자연섬유 복합재 구조의 제작을 위해 수지 이송 성형 공법을 채택하였다. 탱크의 적절한 RTM 조건을 도출하기 위하여 수지 침투 유동 해석을 수행하였다. 수지 유동 해석은 상용 유한 요소 해석 시뮬레이션 프로그램을 활용하여 수행하였다. 수지 주입구와 배출구의 다양한 변경에 따른 반복적 해석을 수행하여 최적의 수지 주입 시간과 위치를 결정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권4호
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• pp.287-294
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• 2007

전산유체와 전산구조 연계 방법을 사용하여 하부에 외부 장착물이 부착된 초음속 비행체의 날개에 대한 정적 공탄성 해석을 수행하였다. 전산유체와 전산구조의 연계를 위하여 두 개의 사상 알고리즘, 즉 압력 사상 알고리즘과 변위 사상 알고리즘이 사용되었다. 공력해석은 날개주위의 유동장을 구하기 위하여 비정렬 3차원 오일러 방정식을 이용하였고 구조변위를 구하기 위하여 유한요소해석 프로그램을 사용하였다. 연계 절차는 특정 수렴조건을 만족할 때까지 반복 수행되며, 전형적인 초음속 비행체 날개에 대한 정적 공탄성 해석을 수행하여 수렴된 날개 형상을 얻었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.117-122
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• 2012

해안구조물과 해저면의 경계면에서 발생하는 세굴로 인한 해안구조물의 붕괴 현상을 방지하기 위하여 해안구조물의 형태를 유로가 확보된 사석구조물의 형태로 제작한다. 기존의 유로가 확보되지 않은 계단형 해안구조물과 유로가 확보된 사석형 구조물의 비교 분석을 통하여 사석형 구조물의 세굴 방지 효과를 확인할 수 있다. 이러한 해안사석구조물의 다양한 사석 배열에 대한 세굴 방지 효과를 검증하기 위한 실험에 의한 조파실험의 반복수행에 따르는 고비용을 절감하기 위해 프로그램을 이용한 해석적 모의조파실험 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 유체-구조 상호 작용을 고려한 조파실험 모델링을 하고, 해안구조물과 상호작용에 의한 유체 흐름을 분석하였다. 해안구조물의 세굴이 발생 가능성이 높은 위치를 선정하여 해석 기법을 수행하고, 사석구조물의 형태에 따라 선정된 위치에서의 유속과 한계 소류력에서의 유속을 비교하여 세굴 발생의 유무를 비교 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.4371-4377
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• 2012

본 논문에서는 수도용 감압밸브에서의 유체유발진동의 원인을 파악하기 위한 위하여 구조-유체 연성 해석을 수행하였다. 감압밸브의 소음을 측정한 결과 250Hz의 저주파 대역의 소음이 있음을 확인하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS/CFX를 사용하여 유체의 유동 해석을 수행한 결과, 감압밸브 내에서 노즐 효과에 의하여 40m/s 정도의 유속이 형성되고, 이에 따라 감압밸브 내에 부압이 발생하였다. 밸브 내에 형성된 유동에 의한 압력 분포를 하중 조건으로 구조해석을 한 결과, 유로를 막을 수 있을 정도의 고무 재질인 디스크의 변형이 발생하였다. 이러한 디스크의 변형이 반복적으로 일어남으로써 소음진동현상이 발생함을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.477-483
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• 2007

본 연구에서는 전력구나 공동구와 같은 지하 콘크리트박스구조물의 화재발생시 온도분포와 박리거동에 대한 수치해석을 수행하였다. 해석에 사용된 온도장은 터널화재에 사용하는 화재곡선을 기본으로 하고 화재시 내부공간에 대한 열유체해석을 수행하여 온도분포를 결정하였다. 박리거동은 탈수화도를 따라 콘크리트의 온도가 기준값에 도달하였을때 발생하는 것으로 하였다. 이때 박리가 일어난 요소를 제거하고 경계조건과 요소망을 재생성하여 해석을 반복수행하였다. 3개의 화재 시나리오에 따라 해석을 수행하였고, 해석결과는 각 시나리오별로 타당한 박리거동을 보여주었다. 각 시나리오에 따른 구조물의 내하력은 본 논문의 2편에서 산정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.528-533
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• 2012

Flexible composite propellers are subject to large deformation under heavy loading, and hence the hydrodynamic performance of deformed propeller might deviate from that of the metallic propeller under negligible deformation. To design the flexible propeller, it is therefore necessary to be able to evaluate the structural response of the blades to the hydrodynamic loadings, and then the influence of the blade deformation upon the hydrodynamic loadings. We use the lifting-surface-theory-based propeller analysis and design codes in solving the hydrodynamic problem, and the finite-element-method program formulated with 20-node iso-parametric solid elements for the analysis of the structural response. The two different hydrodynamic and structural programs are arranged to communicate through the carefully-designed interface scheme which leads to the derivation of the geometric parameters such as the pitch, the rake and the skew distributions common to both programs. The design of flexible propellers, suitable for manufacturing, is shown to perform the required thrust performance when deformed in operation. Sample design shows the fast iteration scheme and the robustness of the design procedure of the flexible propellers.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.303-306
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• 2002

변위가 발생한 해안도로 옹벽에 대한 원인을 규명하기 위하여 기반암과 매립부 지반에 대한 조사를 실시하였다. 연구지역에서 지질구조선의 발달은 관찰되지 않고 지표에서 기반암의 거동은 낙석의 형태로 나타난다. 기반암은 생교란작용의 유무에 따라 상, 하부지층이 구분되며 하부 지층은 신선한 상태로 이완된 불연속면은 나타나지 않는다. 변위는 옹벽의 이음부에 집중되며 옹벽의 운동방향은 우향이동과 좌향이동이 반복되며 최초 변위 발생지점 (시 점부)에서 멀어짐에 따라 장력에 의한 확장 (벌어짐)이 우세하며 종점부에서 회전운동이 수반된다. 이음부의 확장과 회전은 최초 발생 지점에서 응력이 전달되는 과정에서 나타난 것으로 해석된다. 매립부 지반의 전기비저항탐사에서 상부의 매립층은 높은 전기비저항을 가지는 것에 반해 하부는 매우 낮은 전기비저항 값을 보여준다. 이는 매립부의 하부지반이 해수면 이하에 위치하여 해수와 같은 유체의 영향을 받으나, 상부는 유체의 영향을 거의 받지 않는 것으로 추정된다. 반면 최초 변위가 발생한 지점의 매립부 지반은 하부와 같이 낮은 전기비저항 값을 보여준다. GPR 탐사에서 최초 변위 발생 지점에서 매질의 이완 내지 공동으로 추정되는 구조가 관찰된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.27-27
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• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.